[发明专利]一种油井用膨胀钢管的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及钢铁冶金技术领域，尤其涉及一种油井用膨胀钢管的制备方法。

背景技术

随着石油工业的发展，石油的勘探开发难度也日益增大，膨胀管得到了广泛的应用。膨胀管是一种具有良好塑性的金属钢管，可以广泛应用于钻井、完井、固井等针对完善井深结构、降低工作难度的油田现场的各个领域。膨胀管技术是指将膨胀管下入油井内预定位置，然后通过机械或液压的方法在直径方向膨胀10～30％左右，对石油油井进行补贴。膨胀管施工完成后，膨胀管与井内原始套管成为一体。

油井内径决定着石油开采量和井下施工难度，采用膨胀管对油井进行补贴后，膨胀管本身的壁厚问题导致补贴结束后油井补贴部分的内径小于井内未补贴的部分，这就客观决定了补贴后后续生产工具的下入由井内最小通径部分决定，即必须使用比补贴前外径更小的井下工具。因此，膨胀管对石油油井进行补贴后将降低油的产油量和增加井下施工的难度。

按照油田通用作业标准，膨胀管外径不可超过118mm。因此，为了减小膨胀管施工后对产油量和井下施工难度的影响，需要使用具有较大内通径的膨胀管，但若提高膨胀管的内通径，必须减小膨胀管的壁厚。对于一般材质，膨胀管壁厚与管体能够达到的强度是成正比的，牺牲壁厚势必会降低管体的的强度。技术中，膨胀管壁厚减小后，膨胀管将无法承受原膨胀管所能承受原工作气压的破坏力，从而会对生产带来巨大的安全隐患。

现有技术中，中国专利文献200610112983.3公开了一种连续膨胀管，其材质有以下成分组成：C：0.05～0.14％；Si：0.30～0.50％；Mn：0.70～0.90％；P≤0.025％；S：≤0.005％；Cr：0.57～0.70％；Mo：≤0.25％；Ni：0.13～0.20％；V0.002～0.01％；Ti：0.015％～0.016％；Cu：0.020％～0.25％；Nb：0.005％～0.010％；余量铁。上述膨胀管管材屈强比低，因此存在薄壁厚和高强度之间的矛盾。

发明内容

本发明的目的在于提出一种油井用膨胀钢管的制备方法，以克服现有技术的钢管因强韧性差，减薄后无法满足使用要求的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

一种油井用膨胀钢管的制备方法，该膨胀钢管的化学成分以重量百分数计由下列组份组成：C：0.22-0.26％，Mn：1.2-1.4％，Si：0.15-0.35％，Al：0.02-0.06％，P≤0.01％，S≤0.005％，N≤0.008％，Ca：0.001-0.005％，Cr：0.5-0.7％，Ni：3.4-3.8％，Nb：0.1-0.3％，Ce：0.2-0.4％，Cu：0.2-0.4％，余量为Fe；所述制备方法包括如下步骤：

1）以废钢、硅铁、锰铁、铬铁、镍块、铌块、铈硅铁、纯铜为原料在电炉中进行熔炼，使得成分满足上述含量范围，然后进行浇注，铸锭在1220-1240℃进行3-4小时的均匀化退火，以改善合金元素的偏析，钢锭经热轧或冷轧后制成钢板或棒材；通过直缝电阻焊制管或通过热轧制成无缝管；

2）将第1）步获得的管坯经1160-1180℃固溶处理后得到完全奥氏体组织；管坯随后在470-500℃条件下进行20-30分钟的时效处理。

适当的碳含量主要是为了兼顾材料的强度、塑性、韧性；Mn作为主要的合金元素来提高钢的淬透性并产生固溶强化；微量Nb用以细化晶粒并产生沉淀强化作用；添加适量的Ni用来大幅度提高膨胀钢管的强韧性，少量Cu、Cr可以提高强韧性，并提高耐腐蚀性能；加入Ce元素主要是起到净化、夹杂物变质和变形并细化、改善偏析、固溶强化等作用。

本发明具有如下有益效果：

本发明的油井用膨胀钢管具有细小铁素体和少量贝氏体的理想双相组织，晶粒细小，钢质纯净；具有优良的膨胀变形能力、强度、韧性等综合性能，焊缝无缺陷且与母材性能均匀一致：延伸率≥35％，屈服强度≥550MPa，抗拉强度≥780Mpa，横向全尺寸V型缺口Charpy冲击能≥75J。避免了普通膨胀管材料变形后易于开裂及塑性和韧性水平低的缺陷，保障了长期使用的安全。

具体实施方式

实施例一